JPH08221624A - Noncontact ic card system - Google Patents

Noncontact ic card system

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JPH08221624A
JPH08221624A JP2813495A JP2813495A JPH08221624A JP H08221624 A JPH08221624 A JP H08221624A JP 2813495 A JP2813495 A JP 2813495A JP 2813495 A JP2813495 A JP 2813495A JP H08221624 A JPH08221624 A JP H08221624A
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JP
Japan
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key
card
message
encryption
random number
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Masaki Kato
聖樹 加藤
Ichiro Fujita
一郎 藤田
Kimiyuki Yamamoto
公之 山本
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Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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Abstract

PURPOSE: To provide a noncontact IC card which can maintains the security on a radio line with a ground equipment antenna. CONSTITUTION: As for the noncontact IC card system of toll reception system which allows vehicles to travel on a toll highway on a non-stop and cashless basis, a noncontact IC card 11 consists a ciphering algorithm execution unit for message ciphering and a secret key storage memory for ciphering, and the ground equipment antenna 14 also consists of a ciphering algorithm execution unit and a secret key storage memory for ciphering, and messages sent from both the noncontact IC card 11 and ground equipment antenna 14 are ciphered, key numbers are also sent as the contents of the messages at the same time, and keys for ciphering are updated, message by message, to improve the secrecy of exchanged messages.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、有料道路の料金収受に
利用される非接触ICカードシステムに関する。本発明
は、上記以外にも物流・入退出管理システムなど、特に
セキュリティが要求される分野にも利用することがてき
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a contactless IC card system used for toll collection on toll roads. In addition to the above, the present invention can be applied to a field requiring security, such as a physical distribution / entrance / exit management system.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、有料道路での交通渋滞緩和・料金
収受業務の省力化の一案として非接触ICカードシステ
ムの実用化研究が盛んに実施されている。図6は、近年
の非接触ICカードシステムの運用メッセージを示した
ものである。図6において、11は非接触ICカードを
示したものであり、車両12に搭載されて、非接触IC
カードシステム使用可能な料金所ゲートに進入する事に
なる。
2. Description of the Related Art In recent years, as a plan for alleviating traffic congestion on toll roads and saving labor in toll collection work, research into practical use of contactless IC card systems has been actively conducted. FIG. 6 shows an operation message of a non-contact IC card system in recent years. In FIG. 6, reference numeral 11 denotes a non-contact IC card, which is mounted on the vehicle 12 and is a non-contact IC card.
You will enter the toll gate where the card system can be used.

【0003】14は地上機アンテナであり、筐体15に
支持されている。13は地上機アンテナが作り出す非接
触ICカードとの無線による通信領域である。
Reference numeral 14 denotes a ground antenna, which is supported by a housing 15. Reference numeral 13 is a wireless communication area with the non-contact IC card created by the ground antenna.

【0004】16は地上機アンテナを制御する、アンテ
ナ制御装置である。17は料金所ブースである。このよ
うな、非接触ICカード使用可能な料金所ゲートに車両
12が進入した場合、非接触ICカードは、地上機アン
テナが出力する問合せメッセージに応答して、固有情報
を地上機アンテナに返信することになる。
Reference numeral 16 is an antenna control device for controlling the ground antenna. 17 is a toll booth. When the vehicle 12 enters such a toll gate where a non-contact IC card can be used, the non-contact IC card returns unique information to the ground antenna in response to the inquiry message output from the ground antenna. It will be.

【0005】この固有情報の中には、非接触ICカード
のIC番号や、車種区分、入口料金所の情報などの重要
なデータを含んでいる。地上機アンテナおよびアンテナ
制御装置では、その情報を受信し、課金値(通行料金)
を計算し、非接触ICカードに返送することになる。
This unique information includes important data such as the IC number of the contactless IC card, the vehicle type classification, and the information on the entrance toll gate. The ground antenna and the antenna controller receive the information, and the billing value (toll)
Will be calculated and returned to the contactless IC card.

【0006】非接触ICカードでは、その課金値を受信
し、内部の記録媒体から課金値を減算し、新残額に更新
することになる。図7は、従来の非接触ICカードの内
部ブロック図を示したものである。図7において、22
0は非接触ICカードのCPUである。
The contactless IC card receives the charge value, subtracts the charge value from the internal recording medium, and updates the new balance. FIG. 7 shows an internal block diagram of a conventional non-contact IC card. In FIG. 7, 22
Reference numeral 0 is the CPU of the non-contact IC card.

【0007】221はプログラム用のROM、222は
作業用もしくは、データ一時記憶用のRAMである。2
23は、金額を電気的に記憶するEEPROMである。
Reference numeral 221 is a program ROM, and 222 is a work or RAM for temporarily storing data. Two
Reference numeral 23 is an EEPROM for electrically storing the amount of money.

【0008】224は、無線通信用で受信したシリアル
データをパラレルデータに変換したり、CPUのデータ
を無線通信用に加工したりする無線通信用ロジックであ
る。225は、無線通信のためのアナログユニットであ
り、データ復調回路、データ変調回路などより構成され
ている。
Reference numeral 224 is a radio communication logic for converting serial data received for radio communication into parallel data and processing CPU data for radio communication. An analog unit 225 for wireless communication includes a data demodulation circuit and a data modulation circuit.

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】ところが上記、従来の
非接触ICカードでは、非接触ICカードと地上機アン
テナとの無線回線上のセキュリティは、何ら考慮されて
いなかった。つまり、地上機から送信される問合せメッ
セージも、課金処理メッセージも、非接触ICカードか
ら返送されるIDメッセージもすべて、一般的に知識の
ある人が認識可能なメッセージ(平文)でやりとりされ
ていた。
However, in the above-mentioned conventional non-contact IC card, the security on the wireless line between the non-contact IC card and the ground antenna is not considered at all. That is, all inquiry messages, billing messages, and ID messages returned from contactless IC cards were exchanged as messages (plain text) that can be generally recognized by a person with knowledge. .

【0010】このような事態は、金額情報を扱う料金所
システムにおいては、懸念されるべきである。なぜなら
ば、このメッセージの盗聴者は、容易にこのメッセージ
を理解でき、もし意図すれば、メッセージの一部を、有
利なメッセージに交換したりして、正常の課金値よりも
格安でもしくは、無料で料金所ゲートを通過することも
可能である。本発明は、これらの問題を解決することが
できる非接触ICカードシステムを提供することを目的
とする。
Such a situation should be a concern in a tollgate system that handles monetary amount information. Because an eavesdropper of this message can easily understand this message, and if it intends, exchanging a part of the message for an advantageous message, it is cheaper than the normal billing value or free. You can also go through the toll gate at. An object of the present invention is to provide a contactless IC card system that can solve these problems.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】[Means for Solving the Problems]

(第1の手段)本発明に係る非接触ICカードシステム
は、有料自動車道路を、ノンストップかつキャッシュレ
スで通行できる料金収受システムの非接触ICカードシ
ステムにおいて、(A)非接触ICカードは、メッセー
ジ暗号化のための暗号アルゴリズム実行器と、暗号化の
ための機密キー格納メモリにより構成され、(B)地上
機アンテナも、暗号アルゴリズム実行器と、暗号化のた
めの機密キー格納メモリにより構成されることにより、
(C)非接触ICカードと機上機アンテナの双方から発
信されるメッセージを暗号化し、(D)キー番号も同時
にメッセージの内容として発信し、(E)メッセージご
とに、暗号化のためのキーを更新することにより、交換
されるメッセージの機密性を向上させることを特徴とす
る。 (第2の手段)本発明に係る非接触ICカードシステム
は、有料自動車道路を、ノンストップかつキャッシュレ
スで通行できる料金収受システムの非接触ICカードシ
ステムにおいて、(A)非接触ICカードは、メッセー
ジ暗号化のための暗号アルゴリズム実行器と、暗号化の
ための機密キー格納メモリと、ランダムナンバー発生器
により構成され、(B)地上機アンテナも、暗号アルゴ
リズム実行器と、暗号化のための機密キー格納メモリ
と、ランダムナンバー発生器により構成されることによ
り、(C)ランダムナンバー発生器で乱数を発生させ、
(D)前記ランダムナンバーと、任意に選択したマスタ
ーキーにより、暗号化関数を実行して、一時キーを作成
し、(E)前記一時キーと、非接触ICカードと地上機
アンテナの双方から発信させるメッセージを暗号化し、
(F)さらに、選択したキー番号と乱数も同時にメッセ
ージの内容として発信し、(G)メッセージごとに、暗
号化のためのキーと乱数を更新することにより、交換さ
れるメッセージの機密性を向上させることを特徴とす
る。
(First Means) A non-contact IC card system according to the present invention is a non-contact IC card system of a toll collection system capable of non-stop and cashless passage on a toll road, wherein (A) the non-contact IC card is: It is composed of a cryptographic algorithm executor for message encryption and a secret key storage memory for encryption. (B) The ground antenna is also composed of a cryptographic algorithm executor and a secret key storage memory for encryption. By being
(C) A message sent from both the contactless IC card and the onboard antenna is encrypted, (D) The key number is also sent at the same time as the content of the message, and (E) A key for encryption for each message. Is updated to improve the confidentiality of the exchanged messages. (Second Means) A non-contact IC card system according to the present invention is a non-contact IC card system of a toll collection system capable of non-stop and cashless passage on a toll road, wherein (A) the non-contact IC card is: It consists of a cryptographic algorithm executor for message encryption, a secret key storage memory for encryption, and a random number generator. (B) The ground antenna also has a cryptographic algorithm executor and By including a secret key storage memory and a random number generator, (C) a random number generator generates random numbers,
(D) An encryption function is executed by using the random number and a master key arbitrarily selected to create a temporary key, and (E) Calls are made from the temporary key, both the contactless IC card and the ground antenna. Encrypt the message that causes
(F) Furthermore, the selected key number and random number are transmitted at the same time as the contents of the message, and (G) the key and random number for encryption are updated for each message to improve the confidentiality of exchanged messages. It is characterized by

【0012】[0012]

【作用】[Action]

(請求項1に係る発明の作用)本発明の非接触ICカー
ドシステムによれば、地上機アンテナからのメッセージ
には先頭にキー(以下Keyという)番号が付加されて
いる。
(Operation of the Invention According to Claim 1) According to the non-contact IC card system of the present invention, a message from the ground antenna is prefixed with a key (hereinafter referred to as Key) number.

【0013】その後に続くデータは、このKey番号で
指定された機密Keyで暗号化されている。非接触IC
カードでは、この機密メッセージを受信すると、最初に
Key番号を認識し、このKey番号で指定された機密
KeyをKeyメモリの中から検索し、暗号アルゴリズ
ム実行器に入力する。
The data that follows is encrypted with the confidential Key specified by this Key number. Non-contact IC
Upon receiving this confidential message, the card first recognizes the Key number, searches the Key memory for the confidential Key designated by this Key number, and inputs it to the cryptographic algorithm executor.

【0014】この暗号アルゴリズム実行器に、同時に受
信した機密データを入力することにより出力として、平
文の認識可能なメッセージを得ることができる。非接触
ICカードが地上機アンテナに返信する際も同様であ
る。
By inputting confidential data received at the same time to this cryptographic algorithm executor, a plaintext recognizable message can be obtained as an output. The same applies when the non-contact IC card returns to the ground antenna.

【0015】非接触ICカードは、任意にKeyメモリ
のなかから機密Keyを選択し、そのKeyでデータを
暗号化して、そのKeyのインデックスであるKey番
号とともに地上機に返信する。 (請求項2に係る発明の作用)本発明の非接触ICカー
ドシステムによれば、地上機アンテナからのメッセージ
には先頭にKey番号が付加されている。
The non-contact IC card arbitrarily selects a secret Key from the Key memory, encrypts the data with the Key, and sends it back to the ground plane together with the Key number which is the index of the Key. (Operation of the invention according to claim 2) According to the non-contact IC card system of the present invention, the key number is added to the head of the message from the ground antenna.

【0016】その後、数バイトは乱数が発信される。更
にその後に続くデータは、このKey番号で指定された
機密Keyと乱数を暗号化関数で実行した一時Keyで
暗号化されている。
After that, a random number is transmitted for several bytes. Further, the data which follows thereafter is encrypted with the confidential Key designated by this Key number and the temporary Key obtained by executing the random number with the encryption function.

【0017】非接触ICカードでは、この機密メッセー
ジを受信すると、最初にKey番号を認識し、このKe
y番号で指定された機密KeyをKeyメモリの中から
検索し、暗号アルゴリズム実行器に入力する。
When the confidential message is received, the contactless IC card first recognizes the Key number, and the Key number is recognized.
The confidential Key specified by the y number is searched from the Key memory and input to the cryptographic algorithm executor.

【0018】次に、受信された乱数を同時に暗号アルゴ
リズム実行器に入力し、出力として一時Keyを得る事
ができる。その後、この一時Keyと、同時に受信した
機密データを、再び暗号化アルゴリズム実行器に入力す
ることにより、出力として、平文の認識可能なメッセー
ジを得ることができる。
Next, the received random numbers can be input to the cryptographic algorithm executor at the same time, and a temporary Key can be obtained as an output. After that, the temporary key and the confidential data received at the same time are input again to the encryption algorithm executor, whereby a plaintext recognizable message can be obtained as an output.

【0019】非接触ICカードが地上機アンテナに返信
する際も同様である。非接触ICカードは、任意にKe
yメモリのなかから機密Keyを選択し、更に乱数を発
生させ、暗号化アルゴリズム発生器に入力し、一時Ke
yを作成する。そのKeyでデータを暗号化して、もと
もとの機密KeyのKey番号と、数バイトの乱数とと
もに地上機に返信する。
The same applies when the non-contact IC card returns to the ground antenna. The contactless IC card can be optionally Ke
Select a confidential Key from the y memory, generate a random number, and input it to the encryption algorithm generator.
Create y. The data is encrypted with the Key and returned to the ground plane together with the Key number of the original confidential Key and a random number of several bytes.

【0020】[0020]

【実施例】【Example】

(第1実施例)本発明の第1実施例を図1、図2を用い
て説明する。図1において、1は非接触ICカードのC
PUである。
(First Embodiment) A first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. In FIG. 1, 1 is a contactless IC card C
It is PU.

【0021】2はプログラム用のROMである。3は、
CPUの作業用RAMであり、同時にデータの一時格納
エリアでもある。
Reference numeral 2 is a ROM for programs. 3 is
It is a working RAM of the CPU and is also a temporary storage area for data.

【0022】4は不揮発性のメモリ(EEPROM)で
あり、非接触ICカードが前払い形態の運用をされた場
合、電気的に金額を記憶する財布代わりになるものであ
る。5はKeyメモリであり、複数の暗号Keyが格納
された領域である。
Reference numeral 4 denotes a non-volatile memory (EEPROM), which is a substitute for a wallet that electrically stores the amount of money when the non-contact IC card is operated in a prepaid form. Reference numeral 5 denotes a key memory, which is an area in which a plurality of encryption keys are stored.

【0023】6は暗号アルゴリズム実行器である。7は
無線インタフェースロジック回路であり、8は無線通信
用ユニットである。
Reference numeral 6 is a cryptographic algorithm executor. Reference numeral 7 is a wireless interface logic circuit, and 8 is a wireless communication unit.

【0024】本発明の、非接触ICカードと地上機アン
テナで双方に交信されるメッセージは、図2のようにな
っている。基本構成は、暗号化の際に使用されたKey
を指し示すKey番号(Keyインデックス)9と、そ
のKeyで暗号化された機密データ10の集まりで1つ
のパケットが構成される事になる。
A message communicated to both the non-contact IC card and the ground antenna of the present invention is as shown in FIG. The basic configuration is the Key used for encryption.
One packet is composed of a key number (Key index) 9 pointing to and a set of confidential data 10 encrypted with the Key.

【0025】まず、地上機は、このパッケットを非接触
ICカードに送信することになる。これを受信した非接
触ICカードでは、まずKey番号の認識を行なう。そ
して、このKey番号が示すKeyの内容を、暗号アル
ゴリズム実行器に入力すると同時に、受信した暗号化さ
れたメッセージも一緒に入力する。その出力として平文
の認識可能なデータを得ることができるようになる。こ
のような暗号化されたデータから元の平文を再生する動
作を復号処理と呼ぶ。
First, the ground plane transmits this packet to the non-contact IC card. The non-contact IC card that receives this first recognizes the Key number. Then, the contents of the Key indicated by this Key number are input to the encryption algorithm executor, and at the same time, the received encrypted message is also input. As the output, plain text recognizable data can be obtained. The operation of reproducing the original plaintext from such encrypted data is called decryption processing.

【0026】つまり、地上機のアンテナ制御装置と非接
触ICカードの双方で、同じ暗号Keyをもっていなけ
れば、暗号化されたメッセージの解読はできない事にな
る。これは、この暗号化Keyを知り得ない外部の盗聴
者から重要データを保護するごとに非常な有効な手段と
なる。
In other words, if both the antenna control device of the ground plane and the non-contact IC card do not have the same encryption key, the encrypted message cannot be decrypted. This is a very effective means for protecting important data from an external eavesdropper who cannot know the encrypted Key.

【0027】さらに、非接触ICカードが、地上機アン
テナに対して返信する場合も同じであり、まず最初に非
接触ICカードは、任意のKey番号を選択し、そのK
eyで示されたKeyメモリの内容、すなわち暗号Ke
y自体を、暗号アルゴリズム実行器に入力する。
The same applies to the case where the non-contact IC card returns to the antenna of the ground plane. First, the non-contact IC card selects an arbitrary Key number, and the K
The contents of the Key memory indicated by ey, that is, the encryption Key
Input y itself to the cryptographic algorithm executor.

【0028】それと同時に、送信したいメッセージも一
緒に、暗号アルゴリズム実行器に入力する。その結果と
して、機密Keyで暗号化されたメッセージをえる事が
できる。このように、解読可能な平文から機密Keyを
用いてメッセージを暗号化する動作を、暗号処理と呼
ぶ。
At the same time, the message to be transmitted is also input to the cryptographic algorithm executor. As a result, a message encrypted with the confidential Key can be obtained. The operation of encrypting a message from a decipherable plaintext using a confidential Key in this way is called an encryption process.

【0029】そして、その任意のKeyと暗号化された
データをパケットにして、地上機アンテナに返信する事
になる。 (第2実施例)本発明の第2実施例を図3、図4および
図5を用いて説明する。
Then, the arbitrary Key and the encrypted data are packetized and returned to the ground antenna. (Second Embodiment) A second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 3, 4 and 5.

【0030】図3において、101は非接触ICカード
のCPUである。102はプログラム用のROMであ
る。103は、CPUの作業用RAMであり、同時にデ
ータの一時格納エリアでもある。
In FIG. 3, 101 is a CPU of a non-contact IC card. 102 is a ROM for programs. Reference numeral 103 is a work RAM of the CPU, and is also a temporary storage area for data.

【0031】104は不揮発性のメモリ(EEPRO
M)であり、非接触ICカードが前払い形態の運用をさ
れた場合、電気的に金額を記憶する財布代わりになるも
のである。
Reference numeral 104 denotes a non-volatile memory (EEPRO).
M), which is a substitute for a wallet that electrically stores the amount of money when the contactless IC card is operated in a prepaid form.

【0032】105はKeyメモリであり、複数の暗号
Keyが格納された領域である。106は暗号アルゴリ
ズム実行器である。107はランダムナンバー発生器で
ある。
Reference numeral 105 denotes a key memory, which is an area in which a plurality of encryption keys are stored. Reference numeral 106 is a cryptographic algorithm executor. 107 is a random number generator.

【0033】108は、無線インタフェースロジック回
路であり、109は無線通信用ユニットである。これら
の一時Key作成過程とデータの暗号化過程を示したも
のが図4である。図4に示すように、非接触ICカード
は最初に、自身でランダムナンバーを発生させる。
Reference numeral 108 is a wireless interface logic circuit, and 109 is a wireless communication unit. FIG. 4 shows the temporary key creation process and the data encryption process. As shown in FIG. 4, the contactless IC card first generates a random number by itself.

【0034】そのランダムナンバーと、任意に選択した
機密Key(マスターKey)を同時に暗号アルゴリズ
ム実行器に入力する。その結果として、一時Keyを得
る事ができる。
The random number and a secret key (master key) arbitrarily selected are input to the cryptographic algorithm executor at the same time. As a result, a temporary Key can be obtained.

【0035】次に、その一時Keyと、暗号化したい
(被暗号化)データを、同時に暗号アルゴリズム実行器
に入力する。その結果として暗号化された機密データを
得る事ができるようになる。
Next, the temporary Key and the data to be encrypted (encrypted) are input to the encryption algorithm executor at the same time. As a result, encrypted confidential data can be obtained.

【0036】本発明の、非接触ICカードと地上機アン
テナの双方に交信されるメッセージは、図5の示すよう
になっている。基本構成は、暗号化の際に使用されたK
eyを指し示すKey番号(Keyインデックス)12
0と、そのKeyとランダムナンバー121で暗号化関
数により作成された一時Keyと、さらにその一時Ke
yで暗号化された機密データ122の集まりで、1つの
パケットが構成される事になる。
The message communicated with both the contactless IC card and the ground antenna of the present invention is as shown in FIG. The basic configuration is the K used for encryption.
Key number (Key index) 12 that points to ey
0, the Key and the temporary Key created by the encryption function with the random number 121, and the temporary Key
A set of confidential data 122 encrypted with y constitutes one packet.

【0037】実際のアプリケーションでは、以下のよう
に使用される事になる。まず、地上機は、このパッケッ
トを非接触ICカードに送信することになる。これを受
信した非接触ICカードでは、まずKey番号の認識を
行なう。
In an actual application, it will be used as follows. First, the ground plane will transmit this packet to the non-contact IC card. The non-contact IC card that receives this first recognizes the Key number.

【0038】そして、このKey番号が示すKeyの内
容を、暗号アルゴリズム実行器に入力すると同時に、受
信したランダムナンバーも一緒に入力する。その出力と
して一時Keyを得ることができる。
Then, the contents of the key indicated by this key number are input to the cryptographic algorithm executor, and at the same time, the received random number is also input. A temporary Key can be obtained as its output.

【0039】この一時Keyと、受信された機密データ
を、再度、暗号アルゴリズム実行器に入力することによ
り、平文の認識可能なデータを得ることができるように
なる。このような暗号化されたデータから元の平文を再
生する動作を復号処理と呼ぶ。
By inputting the temporary Key and the received confidential data into the cryptographic algorithm executor again, plaintext recognizable data can be obtained. The operation of reproducing the original plaintext from such encrypted data is called decryption processing.

【0040】つまり、地上機のアンテナ制御装置と非接
触ICカードの双方で、同じ暗号Keyをもっていなけ
れば、暗号化されたメッセージの解読はできない事にな
る。これは、この暗号化Keyを知り得ない外部の盗聴
者から重要データを保護することに非常な有効な手段と
なり得る。
That is, if both the antenna control device of the ground plane and the non-contact IC card do not have the same encryption key, the encrypted message cannot be decrypted. This can be a very effective means of protecting important data from an external eavesdropper who cannot know the encrypted Key.

【0041】さらに、非接触ICカードが、地上機アン
テナに対して返信する場合も同じであり、まず最初に非
接触ICカードは、任意のKey番号を選択し、そのK
eyで示されたKeyメモリの内容、すなわち暗号Ke
y自体を、暗号アルゴリズム実行器に入力する。
The same applies to the case where the non-contact IC card returns to the antenna of the ground plane. First, the non-contact IC card selects an arbitrary Key number and then the K
The contents of the Key memory indicated by ey, that is, the encryption Key
Input y itself to the cryptographic algorithm executor.

【0042】それと同時に、非接触ICカードで発生さ
せたランダムナンバーも入力する。その結果として一時
Keyを得ることができ、送信したいメッセージとこの
一時Keyとを再度、暗号アルゴリズム実行器に入力す
る。
At the same time, the random number generated by the non-contact IC card is also input. As a result, a temporary Key can be obtained, and the message to be transmitted and this temporary Key are input again to the cryptographic algorithm executor.

【0043】その結果として、機密Keyで暗号化され
たメッセージを得る事ができる。このように、解読可能
な平文から機密Keyを用いてメッセージを暗号化する
動作を、暗号処理と呼ぶ。
As a result, a message encrypted with the confidential Key can be obtained. The operation of encrypting a message from a decipherable plaintext using a confidential Key in this way is called an encryption process.

【0044】そして、その任意のKeyと、ランダムナ
ンバーと暗号化されたデータを、パケットにして、地上
機アンテナに返信する事になる。なお、発生させるラン
ダムナンバーの長さは、1バイトよりも複数バイトある
方が、作成される一時Keyの展開が豊富であり、デー
タのセキュリティは更に向上する。
Then, the arbitrary Key, the random number and the encrypted data are packetized and returned to the ground antenna. If the length of the random number to be generated is a plurality of bytes rather than 1 byte, the temporary key to be created is expanded abundantly, and the data security is further improved.

【0045】[0045]

【発明の効果】本発明は前述のように構成されているの
で、以下に記載するような効果を奏する。 (請求項1に係る発明の効果) (1)本発明の非接触ICカードシステムによれば、地
上機アンテナと交互に交換されるメッセージ内容は、機
密Keyで暗号化されており、盗聴者がそのメッセージ
をなんらかの形で傍受できたとしても、機密Keyを知
り得なければ、有効でかつ意味のあるメッセージに解読
できない事になる。 (2)したがって、無線回線上のメッセージのどの部分
がどのような意味をなすものなのかを認識する事ができ
ない事になり、その部分をすり替えて、不正に通行料金
をごまかそうという行為など、あらゆる不正を防止する
ことができる。 (3)また、本発明の最も効果的な使用方法は、交信さ
れるメッセージ毎に、暗号化のKey、すなわちKey
番号を変化させることである。
Since the present invention is constructed as described above, it has the following effects. (Effect of the Invention According to Claim 1) (1) According to the contactless IC card system of the present invention, the content of the message exchanged with the antenna of the ground plane is encrypted with the confidential Key, so that an eavesdropper can intercept the message. Even if the message can be intercepted in some way, it cannot be decrypted into a valid and meaningful message without knowing the confidential Key. (2) Therefore, it becomes impossible to recognize what part of the message on the wireless line means and what kind of meaning, and by replacing that part, the act of fraudulently defrauding the toll charge, etc. All fraud can be prevented. (3) Further, the most effective usage of the present invention is that the encryption Key, that is, the Key, is set for each message to be communicated.
It is to change the number.

【0046】これにより、暗号化されたメッセージが幾
重にも違った形に展開でき、さらに解読を困難にするこ
とができるようになる。 (請求項2に係る発明の効果) (1)本発明の非接触ICカードシステムによれば、地
上機アンテナと交互に交換されるメッセージ内容は、機
密Keyと、ランダムナンバーで、暗号化されており、
盗聴者がそのメッセージをなんらかの形で傍受できたと
しても、機密Keyを知り得なければ、有効でかつ意味
のあるメッセージに解読できない事になる。 (2)したがって、無線回線上のメッセージのどの部分
が、どのような意味をなすものなのかを認識する事がで
きない事になり、その部分をすり替えて、不正に通行料
金をごまかそうという行為など、あらゆる不正を防止す
ることができる。 (3)また、本発明の最も効果的な使用方法は、交信さ
れるメッセージ毎に、暗号化のKey、すなわちKey
番号を変化させ、更にランダムナンバーで一時的なKe
yをえることである。
As a result, the encrypted message can be developed in a number of different forms, and the decryption becomes difficult. (Effect of the Invention According to Claim 2) (1) According to the non-contact IC card system of the present invention, the message content exchanged alternately with the ground antenna is encrypted with the confidential Key and the random number. Cage,
Even if an eavesdropper could intercept the message in some way, it would be impossible to decipher it into a valid and meaningful message without knowing the confidential Key. (2) Therefore, it becomes impossible to recognize what part of the message on the wireless line means and what it means, and replace that part to impersonate the toll. , Can prevent any fraud. (3) Further, the most effective usage of the present invention is that the encryption Key, that is, the Key, is set for each message to be communicated.
Change the number and use a random number for temporary Ke
to get y.

【0047】これにより、一時Keyも、暗号化された
データも、無数の広がりをみせ、暗号化されたメッセー
ジが幾重にも違った形に展開でき、さらに解読を困難に
することができるようになる。
As a result, the temporary Key and the encrypted data can be spread innumerably, and the encrypted message can be developed in a number of different forms, making it more difficult to decipher. Become.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の第1実施例に係る非接触ICカードの
構成図。
FIG. 1 is a configuration diagram of a non-contact IC card according to a first embodiment of the present invention.

【図2】本発明の第1実施例に係るパケットの構成図。FIG. 2 is a configuration diagram of a packet according to the first embodiment of the present invention.

【図3】本発明の第2実施例に係る非接触ICカードの
構成図。
FIG. 3 is a configuration diagram of a non-contact IC card according to a second embodiment of the present invention.

【図4】本発明の第2実施例に係る暗号化処理ルーチ
ン。
FIG. 4 is an encryption processing routine according to a second embodiment of the present invention.

【図5】本発明の第2実施例に係るパケットの構成図。FIG. 5 is a configuration diagram of a packet according to a second embodiment of the present invention.

【図6】非接触ICカードの運用イメージ図。FIG. 6 is an operation image diagram of a non-contact IC card.

【図7】従来の非接触ICカードの構成図。FIG. 7 is a configuration diagram of a conventional non-contact IC card.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…CPU、 2…ROM、 3…RAM、 4…EEPROM、 5…Keyメモリ、 6…暗号アルゴリズム実行器、 7…無線インタフェースロジック回路、 8…無線通信ユニット、 9…Key番号、 10…暗号化されたデータ、、 11…非接触ICカード、 12…車両、 13…地上機アンテナが作り出す無線による通信領域、 14…地上機アンテナ、 15…筐体、 16…地上機のアンテナ制御装置、 17…料金所ブース、 101…CPU、 102…ROM、 103…RAM、 104…EEPROM、 105…Keyメモリ、 106…暗号アルゴリズム実行器、 107…ランダムナンバー発生器、 108…無線インタフェースロジック回路、 109…無線通信ユニット、 113…マスターKey、 120…Key番号、 121…ランダムナンバー、 122…暗号化されたデータ。 220…CPU、 221…ROM、 222…RAM、 223…EEPROM、 224…無線インタフェースロジック回路、 225…無線通信ユニット。 1 ... CPU, 2 ... ROM, 3 ... RAM, 4 ... EEPROM, 5 ... Key memory, 6 ... Cryptographic algorithm executor, 7 ... Wireless interface logic circuit, 8 ... Wireless communication unit, 9 ... Key number, 10 ... Encryption Data ... 11 ... Non-contact IC card, 12 ... Vehicle, 13 ... Wireless communication area created by ground antenna, 14 ... Ground antenna, 15 ... Casing, 16 ... Antenna control device for ground, 17 ... Toll booth, 101 ... CPU, 102 ... ROM, 103 ... RAM, 104 ... EEPROM, 105 ... Key memory, 106 ... Cryptographic algorithm executor, 107 ... Random number generator, 108 ... Wireless interface logic circuit, 109 ... Wireless communication Unit, 113 ... Master Key, 120 ... Key number, 121 ... Random number, 122 ... Encrypted data. 220 ... CPU, 221 ... ROM, 222 ... RAM, 223 ... EEPROM, 224 ... Wireless interface logic circuit, 225 ... Wireless communication unit.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 G07F 7/08 G08G 1/017 G08G 1/017 G07F 7/08 S ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (51) Int.Cl. 6 Identification code Internal reference number FI Technical display area G07F 7/08 G08G 1/017 G08G 1/017 G07F 7/08 S

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 有料自動車道路を、ノンストップかつキ
ャッシュレスで通行できる料金収受システムの非接触I
Cカードシステムにおいて、(A)非接触ICカード
(11)は、メッセージ暗号化のための暗号アルゴリズ
ム実行器(6)と、暗号化のための機密キー格納メモリ
(5)により構成され、(B)地上機アンテナ(14)
も、暗号アルゴリズム実行器(6)と、暗号化のための
機密キー格納メモリ(5)により構成されることによ
り、(C)非接触ICカード(11)と機上機アンテナ
(14)の双方から発信されるメッセージを暗号化し、
(D)キー番号(9)も同時にメッセージの内容として
発信し、(E)メッセージごとに、暗号化のためのキー
を更新することにより、交換されるメッセージの機密性
を向上させることを特徴とする非接触ICカードシステ
ム。
1. Contactless I of a toll collection system that allows non-stop and cashless traffic on toll motorways
In the C card system, (A) the contactless IC card (11) is composed of a cryptographic algorithm executor (6) for message encryption and a secret key storage memory (5) for encryption. ) Ground plane antenna (14)
(C) Both the contactless IC card (11) and the on-board antenna (14) are constituted by the encryption algorithm executor (6) and the secret key storage memory (5) for encryption. Encrypts messages originating from
(D) The key number (9) is also transmitted as the contents of the message at the same time, and (E) the key for encryption is updated for each message, thereby improving the confidentiality of the exchanged messages. Non-contact IC card system that does.
【請求項2】 有料自動車道路を、ノンストップかつキ
ャッシュレスで通行できる料金収受システムの非接触I
Cカードシステムにおいて、(A)非接触ICカード
(11)は、メッセージ暗号化のための暗号アルゴリズ
ム実行器(106)と、暗号化のための機密キー格納メ
モリ(105)と、ランダムナンバー発生器(107)
により構成され、(B)地上機アンテナ(14)も、暗
号アルゴリズム実行器(106)と、暗号化のための機
密キー格納メモリ(105)と、ランダムナンバー発生
器(107)により構成されることにより、(C)ラン
ダムナンバー発生器(107)で乱数を発生させ、
(D)前記ランダムナンバーと任意に選択したマスター
キー(113)により、暗号化関数を実行して、一時キ
ーを作成し、(E)前記一時キーと、非接触ICカード
(11)と地上機アンテナ(14)の双方から発信させ
るメッセージを暗号化し、(F)さらに選択したキー番
号と乱数も同時にメッセージの内容として発信し、
(G)メッセージごとに、暗号化のためのキーと乱数を
更新することにより、交換されるメッセージの機密性を
向上させることを特徴とする非接触ICカードシステ
ム。
2. A contactless I toll collection system that allows non-stop and cashless traffic on toll motorways.
In the C card system, (A) the contactless IC card (11) includes a cryptographic algorithm executor (106) for message encryption, a secret key storage memory (105) for encryption, and a random number generator. (107)
(B) The ground antenna (14) also includes a cryptographic algorithm executor (106), a secret key storage memory (105) for encryption, and a random number generator (107). Then, (C) a random number generator (107) is used to generate a random number,
(D) An encryption function is executed by using the random number and the arbitrarily selected master key (113) to create a temporary key, and (E) the temporary key, the non-contact IC card (11) and the ground plane. The message sent from both antennas (14) is encrypted, and (F) the selected key number and random number are sent at the same time as the contents of the message.
(G) A contactless IC card system characterized by improving the confidentiality of exchanged messages by updating a key for encryption and a random number for each message.
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